中国、欧洲、俄罗斯和美国2020年首次同时探测火星

火星每26个月到达距离地球最近的一个机会。如果你想把一艘宇宙飞船送到红色星球，那就是时候了。这正是中国、欧洲、俄罗斯和美国计划明年做的事情。

计划于2020年7月发射三个任务：美国宇航局（NASA）的火星2020；ExoMars 2020由欧洲航天局（ESA）和俄罗斯Roscosmos共同运营；中国国家航天局（CNSA）的火星2020任务。第一个任务的目的是，首次收集火星样品，有一天将返回地球。第二个计划比以往任何时候都要深入火星表面，那里可能有生命的迹象。第三个将是中国首次成功登陆火星。

计划于2020年探索火星的三个探测器：

美国

欧洲

中国

到2020年，三个探测器将发射到火星，目标是不同的着陆点。美国的使命，中国的使命以及欧洲和俄罗斯的联合任务都将在他们的火星车上装上化学和地质仪器来回答有关火星过去的可居住性以及生命是否存在的问题。欧洲火星车将首次钻探火星表面以下2米处的样品。美国宇航局的漫游者将收集并存储样本，以便日后返回地球进行高级分析，它还将测试一种可以帮助人类在红色星球上进行未来探索的仪器。中国将首次成功完成火星探测任务。

国家航天局系统工程司司长李国平说，我国深空探测工程初步明确了四次任务。第一次任务是火星探测，计划在2020年7月份发射火星探测器，预计经过10个月的飞行，2021年到达火星，着陆火星表面并进行巡视探测。其后，计划2028年左右进行第二次火星探测任务，并采集火星土壤返回地球。

另外，我国还计划进行小行星探测，在2030年前后开展木星系探测和行星系探测。

“探火”时间有讲究，2年一次窗口期

每隔两年，全球都会迎来一次火星探测小高潮。

面向2020年，全球多个火星探测器已经整装待发。全国空间探测技术首席科学传播专家庞之浩介绍，明年可能是史上最密集的火星探测期，已有5个国家宣布了“探火计划”。

除中国外，美国计划发射新型火星探测车，欧空局计划发射ExoMars火星车，印度、阿联酋也计划2020年向火星送出探测器。

这是因为，根据地球与火星位置的关系，每26个月火星会有一次距离地球最近的机会，这也是发射火星探测器的最佳时间窗口。在这个时间点发射火星探测器，将节省大量燃料，缩短抵达月球的时间。2020年就将迎来一个窗口期，大约1个月。“如果没有把握好窗口，就只能再等两年。”庞之浩说，美国洞察号探测器原计划2016年发射，因一个仪器的故障，不得已推迟到2018年才升空。

欧阳自远透露，我国已完成火星探测轨道设计、测控通信、自主导航、表面软着陆等关键技术的科研攻关，为我国自主火星探测奠定了技术基础。

首次“登火”难度何在？

“相当于从巴黎击出一只高尔夫球，落在东京的一个洞里”

据相关部门公开信息，中国首次火星探测将实现软着陆，在火星表面释放火星车，开展巡视探测。对比嫦娥探月工程，嫦娥一号、二号实施绕月，嫦娥三号才实现软着陆。我国火星探测则将一次性走完探月的三步。

这在世界航天史上是史无前例的。庞之浩介绍，此前，只有美国在一次火星任务中同时完成“绕”和“落”，欧洲曾两次尝试“绕”和“落”，最终都没有成功实现“落”。而中国计划在一次火星任务中完成“绕”“落”“巡”三大任务，难度非常大。

据媒体报道，至今全球火星探测成功率大约为40%，火星因此有“航天器坟场”之称。庞之浩介绍，最危险的环节在于进入火星轨道和着陆两个阶段。

什么时候“刹车”进入火星轨道，进入轨道的角度是多少，何时打开降落伞，何时切断降落伞——每个环节都步步惊心，都需要精准计算。庞之浩说，航天器着陆7分钟被称为“恐怖7分钟”。

由于距离越远信号越弱，同时地火的距离还带来至少10分钟的信号延时，探测器进入火星轨道和着陆的那段关键时间，只能依靠研究人员提前输入的数据，由探测器进行自主判断。

火星探测与月球探测最大的不同，在于距离的悬殊。地月平均距离为38万公里，而地火最近距离为5500万公里，最远为3亿-4亿公里，这对测控能力有极高的要求。有人比喻，让火星探测器精准着陆，相当于从巴黎击出一只高尔夫球，落在东京的一个洞里。

面对“探火”的种种难度，中国已做了大量准备工作，数次成功的探月任务也奠定了重要的技术基础。首先，发射火星探测器需要大推力运载火箭，我国长征五号火箭已具备这样的能力；其次，针对超远距离的测控，我国已经建成深空测控站，并在嫦娥二号拓展任务中实现了超过1亿公里的测控；再次，探月取得的成功，帮助中国在着陆、巡视技术等领域奠定了基础。

“中国火星探测起步晚，但起点高，所以效率也会比较高。虽然很难，还是有信心的。”庞之浩说。

首次“探火”要做什么？

探测火星过去、现在的生命信息

中国火星探测器去火星肩负了什么任务？中国首次火星探测任务工程总设计师张荣桥此前介绍，首次火星探测任务要探测火星的形貌、土壤、环境、大气，研究火星上的水冰分布、物理场和内部结构。

欧阳自远表示，火星探测的科学问题主要有三个方面：其一是探测火星上的生命活动信息，包括火星上现在生命的信息、过去是否存在过生命、火星生命生存的条件和环境等。其二，是火星本体科学的研究，为研究火星积累资料，主要包括火星磁层、电离层与大气层的探测与环境科学，火星地形地貌特征与分区，火星表面物质组成与分布，地质特征与构造区划，火星内部结构、成分、内禀磁场探测等。其三，是探讨火星的长期改造与今后大量移民、建立人类第二个栖息地的前景，为人类社会的持续发展服务。

欧阳自远说，火星表面有很多古河床，证明以前有河流，然而如今表面没有天然水存在，中国将探测火星地下水的分布。

移民火星要过几重关？

短则百年，需等待核动力火箭革命性技术

随着SpaceX创始人埃隆——马斯克对“移民火星”不遗余力的宣传，这个科幻命题似乎触手可及。但在庞之浩看来，移民火星非常困难，仅停留在构想阶段。

载人登陆火星目前还面临技术难题。由于飞往火星单程至少7个月，要携带大量的生命保障资源，需要更强大的火箭和飞船。对执行任务的航天员来说，长期飞行会导致肌肉萎缩、骨质脱钙，辐射也会对身体造成影响。

宇航界有人提出利用核动力火箭，有可能解决这些问题。庞之浩说，目前常规火箭飞行速度为每小时2万公里，而核动力火箭能达到8万多公里，一两个月就能到达火星，“但核动力研制难度很大，人类想在2030年登陆火星，都是很难的事情。”

除了运输工具火箭，人类登陆火星或许还需要一个中转基地，月球正是最佳选项，这就需要事先进行基地建设。此外，移民前还需要改造火星，将其改造为适宜大量人口居住的环境。

现在讨论火星移民有点太乐观，需要技术的革命性进展。有人说，乐观地看需要100年，不乐观需要800年。“庞之浩说，但现在开始构想也非常必要，因为未来地球或许会面临人口爆发、资源枯竭等威胁，太空移民事关人类生存。